[发明专利]超动力柴油发动机

说明书

技术领域

本发明涉及超动力柴油发动机。

背景技术

公知的是通过向柴油发动机提供涡轮增压器来增加柴油发动机的功率输出，该涡轮增压器包括位于出口管内且与压缩机叶轮或位于进口管内的叶轮相连接的涡轮。涡轮借助废气的旋转使压缩机叶轮旋转，该压缩机叶轮的旋转提升了发动机进口压力并由此导致更大量的空气被引入到发动机内。同样公知的是向所述发动机提供增压器，即为了提升进口管压力而由电机驱动的或由发动机的曲柄轴机械地驱动的多种类型的泵中的任意一种。

上述两种装置的缺点也是公知的。因而涡轮增压器涡轮的速度与废气的速度的立方有关，且这意味着在实际中涡轮增压器在发动机低速运转时不能产生任何非常显著的升压。此外，涡轮增压器允许所谓的“涡轮滞后”，这意味着在汽车发动机的加速器踏板被压下后，在发动机速度加速到足以使涡轮增压器开始产生显著的升压前会有几秒钟的延迟。提供给涡轮增压器的压缩机叶轮的机械输入功率因取自高速废气而明显为“自由的(free)”。然而，如果试图驱动涡轮增压器以大于预定速度的速度运转(以产生更高级别的升压)，所述预定速度取决于废气的速度，例如，通过关闭废气门或可变涡轮叶片，则出口管中的回压会上升到无法接受且这将通过增加发动机的燃料消耗而使得发动机的效率降低。另一方面，涡轮增压器的功率输入直接或间接地从曲柄轴获取或通过交流发电机而电力地获取，并因此在该发动机上表现出显著的耗用功率。此外，大容量涡轮增压器非常昂贵。

公知的发动机具有两个串联的涡轮增压器，一个明显大于另一个。较小的涡轮增压器能在相对较低的发动机转速下产生显著的升压，但在较高的发动机转速下会因废气的高流速而阻塞，并会导致发动机排气装置的阻塞。因此，该较小的涡轮增压器配备有旁路管道，由此通过处于较低的发动机转速的较小的涡轮增压器和处于较高的发动机转速的较大的涡轮增压器来实施涡轮增压。然而，这样成对的增压系统在一定程度上由于有效的升压仍是自然地与出口管里的压力有关的事实而具有许多缺点。

因此，本发明的目的是提供成对增压型柴油发动机，也就是说具有两个增压装置，所述增压装置结合了涡轮增压器和增压器已知的优点但却不具有它们的缺点。

公知的是在柴油和汽油发动机中使一定量的废气在一定的发动机条件下从出口管再循环回进口管，因为发现将该再循环的废气与进入的空气混合可减小燃烧使用的有效氧气量，并因此降低燃烧的最高温度。由此，这限制了氮氧化物的产生。废气通常通过在出口管和进口管之间延伸的废气再循环(EGR)管道来进行再循环。该EGR管道通常由EGR阀控制以调节气流。然而，决定废气通过EGR管道流动的速度的最重要的因素之一是该EGR管道端部之间的压力差，且该压力差在不影响发动机的其它被控参数，例如升压或燃料消耗的情况下，通常不能得到控制。因此，再循环废气的流动有时因需要同时最优化升压性能和维持最低的燃料消耗而受到约束，且本发明的另一个目的是提供一种柴油发动机，该柴油发动机具有允许迅速调节废气通过EGR管道流动的速度的装置，该调节在一定程度上独立于升压系统性能以及燃料消耗。

发明内容

根据本发明，提供一种柴油发动机，该柴油发动机包括一个或多个汽缸、进口管、出口管、涡轮增压器和增压器，所述涡轮增压器为可变输出型且包括涡轮，该涡轮位于出口管中且耦合至位于进口管的压缩机叶轮，所述增压器为可变输出型且位于压缩机叶轮和汽缸之间的进口管中，所述增压器由发动机电驱动或机械驱动。所述发动机还包括：第一传感器，该第一传感器被配置为产生表示发动机转速的信号；第二传感器，该第二传感器被配置为产生表示发动机所承受的负载的信号；以及第三传感器，该第三传感器被配置为产生表示增压器下游的进口管中的压力的信号。所述传感器与控制器相连，该控制器也与涡轮增压器和增压器相连，且该控制器被配置为独立地改变涡轮增压器和增压器的输出，该控制器被编程以确定在增压器下游的进口管中的压力期望值并将该压力期望值与压力实际值相比较，且如果所述压力期望值与所述压力实际值之间存在差值，所述控制器调节增压器和/或涡轮增压器的输出直至所述压力期望值与所述压力实际值之间基本不存在差值为止。该控制器还可被进一步编程，以便在进口管需要更高压力时，优先增加涡轮增压器的输出以使出口管中的压力不超过预定值，且在进口管需要更低压力时，优先减小增压器的输出。